JPH04304315A - 方向性けい素鋼用熱延鋼板の耳きず発生防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、方向性けい素鋼板の
製造技術の分野における熱間圧延材の改良に係わり、と
くに方向性けい素鋼スラブを高温加熱したときに懸念さ
れる熱間圧延時における耳荒れ、耳割れのような耳きず
の発生を有効に防止して、磁気特性に優れた方向性けい
素鋼板を高歩留りの下で得ようとするものである。

【０００２】方向性けい素鋼板は、高い磁束密度と低い
鉄損を示す優れた磁気特性により、変圧器などの鉄心材
料として広く用いられている。とくに近年のエネルギー
危機以来、磁気特性に優れた方向性けい素鋼板を安価に
供給することが大きな課題となっており、如何にして製
造コストを低減し、優れた磁気特性の製品を広く普及さ
せるかは当業者にとっての大きな関心事である。

【０００３】

【従来の技術】一般に、磁気特性の優れた方向性けい素
鋼板を得るためには、最終焼鈍において２次再結晶と呼
ばれる（１１０）［００１］方位（ゴス方位）を有する
結晶粒が選択成長する現象を制御する必要がある。この
ためには、ＭｎＳ，　ＭｎＳｅ，　ＡｌＮ等のインヒビ
ターと呼ばれる析出分散相を鋼中に微細均一に分散させ
る必要があり、これは熱延前にスラブを高温度に加熱し
、これらインヒビターを固溶させることによってはじめ
て可能となる。このためスラブは、通常、１２５０〜１
４７０℃という高温域に加熱されるが、かかる高温加熱
ではスラブ結晶粒が異常成長し、粗大化した結晶粒はそ
の後の熱間圧延段階においても十分に再結晶せず、粗い
結晶粒を残したままとなり、磁気特性の劣化原因となる
。

【０００４】上記の対策として、粗圧延の温度とパスス
ケジュールを工夫して、組織の再結晶化を図ったり、ス
ラブ加熱前に軽圧延を施して、スラブ組織の粗大化を防
ぐなどの方策が講じられているが、かような方策はスト
リップの両縁部については効果がない。というのはスト
リップの両縁部（耳部）においては、ロールによる圧延
の場合、幅拡がりの方向にメタルフローが生じることか
ら、加工による歪の蓄積量が少なく、熱延中あるいはス
ラブ軽圧延後の加熱によっても、十分には再結晶が進行
しないからである。その結果、熱延後のコイル両側縁部
においては、磁気特性の劣化はもとより耳割れや耳荒れ
に代表される耳きずが多発し、かかる耳きずは次工程の
冷間圧延工程での破断の原因ともなるので、冷間圧延前
に除去をしなければならず、歩留り低下の大きな原因と
なっていた。

【０００５】上述した現象は連続鋳造したスラブの場合
にとりわけ顕著に見られるが、その理由は、かかる現象
は連続鋳造スラブの特長である急速凝固に伴う柱状晶組
織に起因する。すなわち柱状晶組織は、その他の組織に
較べて異常成長し易く、また粗圧延後に再結晶し難いも
のであるが、連続鋳造スラブの幅端部には、とくにかか
る柱状晶組織が発達している。そして熱間粗圧延におい
て未再結晶粒として残った組織は、じん性に乏しいので
熱間仕上げ圧延中に亀裂が惹起され、これが耳割れ等の
耳きずの原因となるのである。

【０００６】かかる耳きずの防止対策として、熱延中で
の板幅方向の圧延が提案されている。この方法は、圧延
ロールによる幅方向へのメタルフロー（幅拡り）を抑え
て、ストリップ側縁部における歪の蓄積を狙うと同時に
、積極的に圧下を与えることによって加工歪を増加させ
、再結晶の促進を図ったものである。例えば、特公昭６
４−３５６４号公報には、エッジャーロールを用いて５
〜４０ｍｍの幅圧下を加えかつ熱延仕上げ圧延開始温度
を１１００℃以上とする技術が、また特開昭６０−２０
０９１６号公報には、熱間粗圧延段階で少なくとも１回
の幅圧下を５〜４０％の範囲で行う技術が、さらに特開
昭６１−７１１０４号公報には、熱間仕上圧延前にエッ
ジャーを設けて５〜６０ｍｍの範囲で幅圧下を行い、か
つシートカバー側面温度を１１５０〜１２５０℃の範囲
に保持する技術が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の各技術により、
熱延コイルの耳きずの改善に関し、それなりの効果は得
られたけれども、幅圧下の量が少ない時には耳きず改善
効果が乏しく、といって幅圧下量を増した場合にはエッ
ジヘゲと称する欠陥が新たに発生する。このため耳性状
が劣化し、やはり耳部を切断、廃屑せざるを得ないので
、結局歩留りの低下を招いていた。

【０００８】この発明は、上記の実情に鑑みて開発され
たもので、連鋳スラブを素材とした場合にとくに問題と
なる、熱延コイルの縁部における粗大結晶粒に起因した
耳きずの効果的な防止方法を提案することを目的とする
。

【０００９】

【課題を解決するための手段】さて発明者らは、上記の
目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、熱間粗圧延段
階においてスラブの幅方向に積極的に応力を加えるだけ
でなく、幅方向における材料の変形能を変化させること
によって、縁部における粗大結晶粒が効果的に微細化さ
れるのみならず、再結晶が促進され、その結果前述のエ
ッジヘゲの発生を招くことなしに、耳きずの発生を防止
できることの知見を得た。この発明は、上記の知見に立
脚するものである。

【００１０】すなわちこの発明は、Ｓｉ：２．５　〜４
．５　ｗｔ％（以下、単に％で示す）を含有する方向性
けい素鋼用スラブの連続鋳造工程において、該スラブの
両縁部にそれぞれ、相対変形能（縁部変形能／中央部変
形能）が１．０２〜１．１５の範囲を満足する高変形能
領域を、縁部高変形能領域指数（縁部高変形能領域幅／
スラブ厚）が　０．５〜２．０　となる幅で形成し、つ
いで該スラブを１２５０℃以上の温度に加熱したのち、
熱間粗圧延工程におけるパス前、パス間およびパス後の
いずれかにおいて少なくとも１回の幅圧下を、幅圧下量
：３〜６０ｍｍの範囲で行なうことからなる方向性けい
素鋼用熱延鋼板の耳きず発生防止方法（第１発明）であ
る。

【００１１】またこの発明は、上記第１発明において、
高変形能領域の形成が、該領域に対し、中央部よりも０
．０３〜０．２５％多いＣｕを含有させることからなる
方向性けい素鋼用熱延鋼板の耳きず防止方法（第２発明
）である。

【００１２】以下、この発明を由来するに至った実験結
果について説明する。さて発明者らは、耳割れの改善を
目的としてエッジャーで圧下をかけた場合における縁部
の組織を調査した結果、２０ｍｍ以内の圧下量では、幅
方向全体に対する相対的圧下量（いわゆる圧下率）が小
さいため、縁部に蓄積される歪量も僅かで、再結晶の駆
動力とはなり得ないことが判った。

【００１３】とはいえ、２０ｍｍ以上に圧下量をかけた
場合には、図３（イ）のような圧下前の縁部形状に対し
、同図（ロ）のようなドッグボーン状の形状を呈し、さ
らにこれが次パスで圧延される結果、同図（ハ）のよう
な倒れ込みを生じてエッジヘゲの原因となることが判明
した。

【００１４】以上の知見に基づき、発明者らは以下のよ
うな実験を行った。 （実験１）すなわち、Ｃ：０．０５％を含有する厚み１
００　ｍｍの３％Ｓｉ鋼スラブの縁部に、同じ厚みでＣ
を０．０３％含有する３％Ｓｉ鋼スラブの縁部を幅：１
００　ｍｍ分切断し、溶接した。この接合スラブを１３
５０℃に加熱したのち、１パスの粗圧延をしたところ、
図４（イ）に示すように、縁部にいくに従って厚みが低
減する形状となった。このスラブに幅圧下を加えたとこ
ろ、５ｍｍの圧下量によっても縁部の組織は十分に再結
晶しており、細粒化していた。また２５ｍｍの圧下を加
えた場合でも、同図（ロ）のような矩形状の縁部形状を
呈し、次パスの圧延によっても同図（ハ）のように、エ
ッジヘゲは全く認められなかった。 上記のような圧延により、３〜６０ｍｍの幅圧下によっ
て耳割れが発生せず、しかもエッジヘゲも発生しない熱
延コイルを得ることができた。

【００１５】上記のような成功は、スラブ中央部よりも
変形能の大きいスラブ素材を縁部に用いたため、縁部に
図４（イ）のような厚みテーパーがつき、このため幅圧
下量を大きくしても図３（ロ）のようなドッグボーン形
状は生じなかったものと推察される。また幅方向で材質
の機械的性質が異なるため、幅方向の圧下によって歪が
集中する部位は、変形能の大きい縁部のみであり、従っ
て僅かの幅圧下量でも縁部の再結晶が促進される結果に
なったものと推察される。

【００１６】そこで次に、発明者は、所期した効果を得
るのに最も重要な、変形能を大きくすべきスラブ縁部の
適正領域と適切な変形能の大きさについて調査した。な
お次の実験では、通常の　３．４％Ｓｉを含有する方向
性けい素鋼の溶鋼を連続鋳造によってスラブとする際、
鋳型内の縁部にＣｕワイヤーを投入する方法により、ス
ラブ縁部に約０．１２％のＣｕを含有させた。

【００１７】（実験２）Ｃｕワイヤーの太さおよび投入
本数を調整しながら、Ｃｕ量を増大すべき縁部領域を種
々に変更した。ここにＣｕ含有領域とは、スラブ縁部か
ら幅中心方向にかけての領域で、Ｃｕ含有量が半減する
までの領域である。さて熱間圧延温度におけるＣｕ含有
領域の変形能のＣｕを含有しないスラブ幅中心部の変形
能に対する比（以下、相対変形能と呼称する）は、熱間
圧延の温度領域では、１．０４〜１．０７倍に相当する
ものであった。なお変形能は、一定温度（例えば熱延温
度）において、定荷重をかけた時の厚み減少率で評価す
るものとした。またスラブの形状効果を加味するため、
Ｃｕ含有領域の長さをスラブの厚みで割ったものを、変
形能の大なるスラブ縁部のサイズの指数（以下、縁部高
変形能領域指数と呼称する）として用いることにした。

【００１８】（実験３）Ｃｕワイヤーの太さおよび投入
本数を調整しながら、Ｃｕ含有領域はスラブ厚さと同じ
値（縁部高変形能領域指数＝１．０　）で、Ｃｕ含有量
が種々に異なるスラブを製造した。この時縁部の相対変
形能は１．０１〜１．１５であった。

【００１９】上記の実験２および３で製造したスラブを
１４２０℃に加熱したのち、粗３パスの圧延で合計８３
％の圧延を施してシートバーとした。この際１パス目の
圧延の後に３０ｍｍの幅圧下を行った。またシートバー
は通常の仕上げ圧延によって熱延コイルとした。かくし
て得られた各コイルの最大耳割れ深さ、エッジヘゲの発
生率およびＨｏｔクラウンでのエッジドロップ率｛（板
幅中央部の厚み−エッジの厚み）÷板幅中央部の厚み×
１００　｝を測定した。実験２についてのこれらの結果
を図１に、また実験３についてのこれらの結果を図２に
それぞれ示す。

【００２０】図１から明らかなように、縁部高変形能領
域指数が０．５　以上、すなわちスラブ縁部にスラブ厚
みの０．５　倍以上の長さにわたって高変形能領域を設
ければ、耳割れは著しく低減される。しかしながら縁部
高変形能領域指数が２．０　を超えるとエッジドロップ
が急激に増加しはじめると共にエッジヘゲが発生するよ
うになる。それ故、この発明では、高変形能を付与すべ
き縁部領域を縁部高変形能領域指数で　０．５〜２．０
　の範囲に限定した。

【００２１】次に図２によれば、縁部のＣｕ含有量が０
．０３％以上となると耳割れ低減に非常な効果がある。 しかしながらＣｕ含有量が０．２５％を超えるとエッジ
ヘゲが多発するようになるので、適正なＣｕ含有量は０
．０３〜０．２５％である。ここに上記のＣｕ量の範囲
を相対変形能で表すと１．０２〜１．１５の範囲に相当
する。そこでこの発明では、相対変形能の範囲を１．０
２〜１．１５に限定したのである。

【００２２】

【作用】次に、この発明を製造工程順に具体的に説明す
る。まずこの発明に用いる連鋳スラブの成分について述
べる。供試スラブは、Ｓｉを　２．５〜４．５　％の範
囲で含有する必要がある。というのはＳｉ量が　２．５
％に満たないと所望の磁気特性が得られず、一方　４．
５％を超えると冷間加工性が劣化するからである。また
Ｃ量については、０．０２％に満たないと熱延時に十分
なγ相が生成せず、一方０．０９％を超えると後続の脱
炭工程で脱炭が不十分となるので、０．０２〜０．０９
％の範囲が含有させることが好ましい。 その他、インヒビターとしてＡｌＮ，　ＭｎＳ，　Ｍｎ
Ｓｅのいずれか１種以上が有効に使用できる。この時、
インヒビターとして好適な含有量は、　ＡｌＮ系の場合
、Ａｌ：０．０１０　〜０．０３０　％、Ｎ：０．００
４　〜０．０１２％％、また　ＭｎＳ，　ＭｎＳｅ系の
場合、Ｍｎ：０．０３〜０．１２、Ｓ：０．００５　〜
０．１０％、Ｓｅ：０．０１０　〜０．１２％である。 なおインヒビターの補助元素として、Ｃｕ，Ｎｉ，　Ｃ
ｒ，　Ｓｎ，　Ｍｏ，　ＳｂおよびＰなどの溶質原子を
添加することもできる。

【００２３】さて、上記の適正組成に調整された溶鋼を
、連続鋳造法によって１００〜８５０　ｍｍ厚みのスラ
ブとするが、このときスラブ幅方向の両縁部の組成を変
更して、スラブ中央部よりも変形能を高めることが、こ
の発明の最も肝要な点である。変形能の変更手段として
は、スラブ鋳込みの際に、モールド内のスラブ両縁部相
当領域に組成調整用合金を投入する方法が有利である。 ここに組成調整用合金としては、磁気特性に悪影響を及
ぼす不利のない高Ｓｉ鉄合金棒や、Ｃｒ鉄合金棒、Ｃｕ
およびＣｕ合金棒などが挙げられる。

【００２４】なおモールド内への投入の簡便さの観点か
らは、Ｃｕ線棒や、黄銅、白銅、青銅およびりん青銅の
ようなＣｕ合金線棒の使用が最も優れ、しかもスラブ縁
部における合金の均一性も良い。その際のスラブ縁部に
おけるＣｕ含有量の増加分は、０．０３〜０．２５％と
する必要がある。というのは前述したとおり、Ｃｕ量の
増加分が０．０３％に満たないと熱延コイルの耳割れ改
善効果が不十分であり、逆に０．２５％を超えるとエッ
ジヘゲの発生を免れ得ないからである。

【００２５】このとき相対変形能は１．０２〜１．１５
、縁部高変形能領域指数は　０．５〜２．０　の範囲に
それぞれ制御する必要があることは、前述したとおりで
ある。

【００２６】かくして得られたスラブは、プッシャー形
式あるいはウォーキングビーム形式のガス加熱炉または
直接通電やインダクションヒーターによる加熱炉にて、
１２５０℃以上の温度に加熱される。ついで加熱処理を
経た高温スラブに熱間圧延を施すわけであるが、この熱
間圧延の粗圧延段階において、最初のパス前を含む複数
のパス間でエッジャーロールのような縦型ロールまたは
幅プレスによって、少なくとも１回の幅圧下を３〜６０
ｍｍの範囲で施す。ここに幅圧下の量が３ｍｍに満たな
い場合には、この発明に従い得られたスラブであっても
耳きずを十分には改善できず、一方６０ｍｍを超えるた
場合はエッジヘゲが発生する。

【００２７】なおこの発明の適用に当たっては、スラブ
や圧延パス間の熱鋼板の縁部に対する加熱処理を併用す
ると、より一層の効果が得られる。

【００２８】その後、常法に従って仕上げ圧延を施した
のち、ホットコイルに巻き取り、ついで１回または中間
焼鈍を含む２回以上の冷間圧延を施して最終板厚とした
後、７８０　〜９００　℃の湿水素を含む雰囲気中で１
次再結晶を兼ねる脱炭焼鈍を施し、しかるのち１２００
℃付近で最終仕上げ焼鈍を施すことによって、製品板と
する。この製品板は必要に応じて、張力絶縁コーティン
グを施され需要家に供給される。

【００２９】

【実施例】実施例１ 表１に示す組成の溶鋼から、連続鋳造によりスラブを製
造するに際し、一部のスラブにモールド長辺方向の両縁
部にＣｕワイヤーを投入し、Ｃｕ濃度の富化を行いつつ
、厚み：２５０　ｍｍ、幅：１０００ｍｍのスラブとし
た。得られたスラブの両縁部はは、Ｃｕ含有量が中央域
よりも０．１０〜０．１５％増加した縁部高変形能領域
が形成され、また縁部高変形能領域指数は　１．０〜１
．５　、相対変形能は１．０７〜１．１０であった。な
お比較のため、Ｃｕワイヤーを投入しないでそのまま同
じサイズのスラブを製造し、従来例とした。

【００３０】これらのスラブを１４４０℃に加熱した後
、４パスの粗圧延で５０ｍｍのシートバーとしたが、そ
の際、各パス間および４パス後にエッジャーをかけて、
各１０ｍｍの幅圧下を施した。その後、常法に従う熱間
仕上げ圧延により２．５　ｍｍ厚の熱延コイルとした。 かくして得られた各コイルの最大耳割れ量について測定
した結果を表１　に併記する。なお各コイルにはいずれ
も、エッジヘゲは認められず、またエッジドロップは２
〜４％と良好であった。

【００３１】

【表１】

【００３２】同表より明らかなように、この発明を適用
して製造されたスラブから製造した熱延コイルは、耳割
れ量が少なく効果的に耳きずが改善されている。なおこ
れらの熱延コイルを素材として製造した製品の縁部と中
央部の磁気特性について調べたところ、両者間に差異は
認められなっかった。

【００３３】実施例２ Ｃ：０．０８％、Ｍｎ：０．０７５　％、Ｐ：０．０１
０　％、Ｓ：０．０２０　％、Ａｌ：０．０２５　％、
Ｓｉ：３．３５％、Ｎ：０．００６　％の溶鋼から、連
続鋳造により、以下に示す種々の要領でスラブを製造し
た。なおスラブ形状はいずれも厚さ：２１０　ｍｍ、幅
：１０５０ｍｍである。 Ａ．そのまま鋳造。 Ｂ．モールド長辺方向両縁部に複数のＣｕワイヤーを投
入速度：２．５　ｍ／ｍｉｎ　で投入しながら鋳造。 Ｃ．モールド長辺方向両縁部に複数のＣｕワイヤーを投
入速度：１．１　ｍ／ｍｉｎ　で投入しながら鋳造。 Ｄ．Ｃと同じく、モールド長辺方向両縁部に複数のＣｕ
ワイヤーを投入速度：１．１ｍ／ｍｉｎ　で投入したが
、Ｃよりも長辺方向により広域にわたってＣｕワイヤー
を投入しながら鋳造。 Ｅ．モールド長辺方向両縁部に複数の黄銅ワイヤーを投
入速度：１．１　ｍ／ｍｉｎ　で投入しながら鋳造。 Ｆ．モールド長辺方向両縁部に複数の青銅ワイヤーを投
入速度：１．１　ｍ／ｍｉｎ　で投入しながら鋳造。

【００３４】得られた各スラブの幅方向にわたる成分分
布について調べたところ、スラブＡは偏析部を除いて比
較的均質であったのに対し、スラブＢ〜ＦはＣｕを高濃
度含有する縁部高変形能領域を両端部に有し、その指数
はＢ〜Ｃ，ＥおよびＦで　０．９〜１．４　、Ｄで　２
．４であった。 また縁部高変形能領域における平均Ｃｕ含有量は、Ｂで
０．２４％、Ｃで０．１８％、Ｄで０．０９％、Ｅで０
．０８％、Ｆで０．１１％、一方それ以外の中央部での
Ｃｕ含有量は０．０１〜０．０２％　であり、相対変形
能はそれぞれ、Ｂで１．１４、Ｃで１．１１、Ｄで１．
０５、Ｅで１．０５、Ｆで１．０８であった。

【００３５】ついでこれらのスラブを１４００℃に加熱
した後、３パスの粗圧延で４０ｍｍのシートバーとした
が、その際、圧延前に幅プレスによって２０ｍｍの幅圧
下をかけ、また３パス後に２５ｍｍの幅圧下をエッジャ
ーによりかけた。 さらに各コイルの一部について、３パス目の圧延の前に
エッジヒーターで両縁部の温度を２０℃上昇させた。そ
の後、通常の熱間仕上げ圧延により、２．２　ｍｍの熱
延コイルとした。かくして得られた各コイルの最大耳割
れ量、エッジヘゲ発生率およびエッジドロップ率を測定
した結果を、表２に示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】同表より明らかなように、この発明を適用
して製造されたスラブＢ，同Ｃ，同Ｅ，同Ｆから製造し
た熱延コイルは、耳きず発生量が極めて少なかった。な
おこれらの熱延コイルを素材として製造した製品の縁部
と中央部の磁気特性について調べたところ、両者間に差
異は認められなっかった。

【００３８】

【発明の効果】かくしてこの発明によれば、従来、とく
に連続鋳造スラブを用いた場合に懸念された耳割れ等の
耳きずの発生を大幅に低減することができ、製品の歩留
り向上に偉効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】縁部高変形能領域指数と最大耳割れ深さ、エッ
ジヘゲ発生率およびエッジドロップ率との関係を示した
グラフである。

【図２】縁部変形能領域のＣｕ含有量と最大耳割れ深さ
、エッジヘゲ発生率およびエッジドロップ率との関係を
示したグラフである。

【図３】幅方向にわたる材質が均質なスラブに幅圧下を
含む圧延処理を施した場合における、圧延材の縁部形状
変化を示す断面図である。

【図４】縁部に高変形能領域をそなえるスラブに幅圧下
を含む圧延処理を施した場合における、圧延材の縁部形
状変化を示す断面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　Ｓｉ：２．５　〜４．５　ｗｔ％を含
   有する方向性けい素鋼用スラブの連続鋳造工程において
   、該スラブの両縁部にそれぞれ、相対変形能（縁部変形
   能／中央部変形能）が１．０２〜１．１５の範囲を満足
   する高変形能領域を、縁部高変形能領域指数（縁部高変
   形能領域幅／スラブ厚）が　０．５〜２．０　となる幅
   で形成し、ついで該スラブを１２５０℃以上の温度に加
   熱したのち、熱間粗圧延工程におけるパス前、パス間お
   よびパス後のいずれかにおいて少なくとも１回の幅圧下
   を、幅圧下量：３〜６０ｍｍの範囲で行うことを特徴と
   する方向性けい素鋼用熱延鋼板の耳きず発生防止方法。
2. 【請求項２】　　請求項１において、高変形能領域の形
   成が、該領域に対し、中央部よりも０．０３〜０．２５
   ｗｔ％多いＣｕを含有させることによるものである方向
   性けい素鋼用熱延鋼板の耳きず防止方法。